• Una colaboración internacional de investigadores de la Universidad Complutense de Madrid; la Saint Louis University-Madrid Campus y la University of California, revela que el espacio-tiempo podría entenderse como un campo formado por "bosones virtuales” entrelazados de manera similar a la doble hélice del ADN.

 

• El estudio propone una unificación de la gravedad y el electromagnetismo, mediante la generalización del “color” y una antigua idea de Einstein. De confirmarse este hallazgo, los investigadores habrían completado el trabajo que Einstein dejó sin terminar hace casi un siglo.

 

 

^{Representación artística de la doble hélice que imita una cadena de ADN como representación de dos fotones virtuales entrelazados para formar un gravitón virtual en el marco teórico de la “gravedad coloreada”. Fuente: Imagen generada por IA.}

 

Madrid, 14 de octubre de 2024.- Una nueva teoría sugiere que el espacio-tiempo estaría compuesto por "pares entrelazados" de partículas similares a los fotones (partículas de luz), conocidas como "bosones virtuales". Esa es al menos una de las conclusiones del estudio publicado en la revista ‘General Relativity and Gravity’.

Un español, doctor en física y matemáticas, el profesor Robert Monjo, del department of Math and Computer Science de la Saint Louis University-Madrid Campus, ha liderado esta investigación en colaboración con el profesor Rutwig Campoamor-Stursberg, director del departamento de Álgebra, Geometría y Topología de la Universidad Complutense de Madrid, y el investigador postdoctoral Álvaro Rodríguez-Abella de la University of California, Los Ángeles, que da un importante paso adelante para comprender la naturaleza real del espacio-tiempo. De acuerdo con los autores, "existía una enorme brecha entre la gravedad y el resto de fuerzas de la naturaleza, pero ahora hemos encontrado un puente que los une".

La física y las matemáticas están estrechamente conectadas a través de las simetrías, definidas como la invariancia de magnitudes observadas cuando se transforman las referencias de la observación. Ejemplos de simetría los encontramos por ejemplo en la “electrodinámica cuántica”, responsable del electromagnetismo, y la “cromodinámica cuántica” o dinámica de “color”, responsable de la fuerza que predomina en los átomos. Así, los autores del estudio extienden la idea de simetría del “color” para entender la gravedad y el electromagnetismo como dos casos particulares de una teoría más general.

El artículo titulado ‘From colored gravity to the electromagnetism’ generaliza un trabajo de Albert Einstein de 1928, conocido como "gravedad teleparalela", que buscaba reinterpretar el concepto actual de gravedad dentro del espacio de cuatro dimensiones. La idea original de Einstein en 1916, la famosa "teoría de la relatividad general", explica la gravedad de acuerdo a la curvatura del espacio-tiempo: Los movimientos elípticos de los planetas se describen como la línea más "rectilínea" posible (conocida como geodésica) en un espacio-tiempo que se curva por la masa del Sol. Sin embargo, la otra teoría publicada en 1928 por el mismo genio, que se mantuvo casi olvidada durante décadas, ya demostró que la curvatura produce los mismos efectos dinámicos que una torsión del espacio-tiempo. Para entender esta idea, podemos imaginar un muelle totalmente achatado (con curvatura circular) que luego se estira totalmente hasta formar una recta que queda retorcida sobre sí misma como un tornillo (torsión). Es decir, el mismo muelle puede ser descrito como un anillo perfectamente circular o una recta perfectamente retorcida, como dos formas extremas de estudiar un mismo objeto. Esta equivalencia entre curvatura y torsión produce el mismo efecto, la aceleración gravitatoria, y sólo depende del marco teórico elegido.

Según los autores del artículo, se necesita la torsión generada por dos "bosones virtuales" para obtener un fenómeno similar al producido por la hipotética partícula de la gravedad, conocida como "gravitón". Dicha partícula, comentan los autores, se caracteriza por un giro doble o "spin 2" semejante a la doble hélice del ADN.

Con esta teoría, los conceptos de gravedad y electromagnetismo se ampliarían dentro de un nuevo concepto más general: La "gravedad coloreada". Si bien, existen importantes antecedentes: Los físicos Theodor Kaluza y Oskar Klein propusieron una idea muy similar entre 1919 y 1926, pero necesitaron suponer una quinta dimensión además de las cuatro conocidas.

Según Monjo, "Albert Einstein estuvo muy cerca de conseguirlo, sólo le faltaba considerar unas coordenadas más adecuadas para trazar el puente que faltaba". Monjo nos explica que "es necesario considerar la deslocalización de una partícula dada", pues las teorías cuánticas tratan la posición como un "conjunto de valores posibles" dado por "operador" o "matriz", en lugar de un valor unívoco. Actualmente, los autores del estudio siguen analizando las posibles repercusiones teóricas del hallazgo, pues afirman que "es probable que el resto de fuerzas de la naturaleza estén también incluidas dentro la gravedad coloreada". De confirmarse esto último, no sólo sería una técnica alternativa para obtener gravedad cuántica, sino que además podrían abrirse nuevos caminos hacia la unificación de todas las fuerzas, el viejo sueño de Albert Einstein.

^{Referencia: Monjo, R.; Rodríguez-Abella, A.; Campoamor-Stursberg, R. (2024): From colored gravity to electromagnetism. General Relativity and Gravitation, DOI: https://doi.org/10.1007/s10714-024-03307-8}

 

 

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